Science：揭示新冠病毒感染人体细胞新机制，为SARS-CoV-2从动物外溢到人类提供了线索

在一项新的研究中，来自罗莎琳-富兰克林研究所和牛津大学等研究机构的研究人员发现2020年初出现的原始SARS-CoV-2毒株能够结合在人体细胞表面上发现的称为唾液酸的糖分子，不过后来出现的SARS-CoV-2毒株没有保留这种能力。这种结合是通过磁共振和极其精确的高分辨率成像发现的。相关研究结果于2022年6月23日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Pathogen-sugar interactions revealed by universal saturation transfer analysis”。

早期SARS-CoV-2毒株的这种独特能力也提出了一种可能性，即这是这种病毒首次从动物外溢到人类的方式。随后引起关注的SARS-CoV-2变体，如Delta和Omicron，不具备这种结合唾液酸的能力，而是依靠它们冠状刺突上的受体来附着在位于人类细胞表面上的称为ACE2的蛋白上。

这些作者利用磁共振和复杂的成像技术进行了进一步调查。利用一种叫做饱和转移差（saturation transfer difference）的核磁共振（NMR）光谱技术，他们开发了一种新的、复杂的分析方法来解决这个复杂的问题。他们将该技术称为通用饱和转移分析（universal saturation transfer analysis, uSTA）。

论文共同通讯作者、罗莎琳-富兰克林研究所和牛津大学的Benjamin G. Davis教授说，“SARS-CoV-2大流行的两个持续的谜团是这种病毒传播背后的机制和人畜共患外溢的起源。有证据表明，一些流感病毒可以结合人类宿主细胞表面上的唾液酸，这在中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）中已经看到了。尽管令人关注的SARS-CoV-2变体没有显示出这种机制，但是我们的研究发现，2020年初出现的SARS-CoV-2毒株可以利用这一点作为进入人体细胞的方式。”

这种结合机制是在SARS-CoV-2刺突蛋白N端结构域（N-terminal domain, NTD）的末端发现的，这是这种病毒进化更快的部分。该结构域以前被认为与唾液酸结合有关，但在这些作者进行高分辨率精确成像和分析之前，这一点还没有得到证实。

uSTA方法的开发。图片来自Science, 2022, doi:10.1126/science.abm3125。

至于为什么这种病毒在进化成新的变体时抛弃了这种糖结合功能，Davis教授假设，它可能是最初从动物外溢到人类的必要条件，但随后它可以被隐藏起来，直到再次需要它---特别是如果该功能广泛地不利于这种病毒在人类体内的复制和感染任务。

这一发现与意大利的第一波证据相关。意大利基因组学协会观察到了COVID-19疾病的严重程度与遗传学之间的关联，因为携带一种特定基因突变---影响细胞表面上的唾液酸类型的突变---的患者在重症监护室中的比例很低。这表明与其他基因型相比，这种病毒更容易感染某些基因型。

论文共同通讯作者、罗莎琳-富兰克林研究所所长James Naismith教授说，“通过我们的超高精度成像和新的分析方法，我们可以在SARS-CoV-2刺突蛋白的最末端观察到一种以前未知的结构。令人惊奇的是，我们的发现与意大利科学家们在第一波疫情期间注意到的情况相关，表明这在早期感染中起着关键作用。这种新技术可以被其他人用来揭示其他病毒结构，并回答极其详细的问题。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Charles J. Buchanan et al. Pathogen-sugar interactions revealed by universal saturation transfer analysis. Science, 2022, doi:10.1126/science.abm3125.